一种甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统的制作方法

1.本发明涉及清洁能源技术领域，更具体地说，本发明涉及一种甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统。


背景技术：

2.现有技术通过电加热来使水气化生成蒸汽或通过燃烧来产生蒸汽。在采用电加热制蒸汽时需要耗费大量电力，缺电的地方无法使用并且电加热耗时较长，如果采用耗时较短的燃烧法产生蒸汽，则会用到明火容易发生火灾，并且容易污染环境。因此，有必要提出一种甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

3.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
4.为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统，包括：燃料箱、水箱、无焰燃烧装置和蒸汽发生装置；所述燃料箱用于向所述无焰燃烧装置提供燃料；燃料在所述无焰燃烧装置内进行反应形成热空气并输送至所述蒸汽发生装置；所述水箱用于向所述蒸汽发生装置提供雾化水；雾化水在所述蒸汽发生装置内被热空气汽化为蒸汽并排出。
5.优选的是，所述无焰燃烧装置包括风机、反应室、加热器、反应器；所述加热器和所述反应器均设置在所述反应室内，所述风机用于向所述反应室内吹风，所述燃料箱可向所述反应室内吹送燃料，所述加热器用于对所述反应器中的催化剂加热，所述反应室与所述蒸汽发生装置连通。
6.优选的是，所述反应室的进气端设置有第一传感器，所述反应室的出气端设置有第二传感器，所述风机与所述反应室的进气端连通，所述蒸汽发生装置与所述反应室的出气端连通。
7.优选的是，所述燃料箱内设置有油泵并通过喷嘴与所述反应室的进气端连通。
8.优选的是，所述蒸汽发生装置包括第一中冷器、第二中冷器和第三中冷器；所述第一中冷器的进气端与所述反应室的出气端连通，所述第二中冷器的进气端与所述第一中冷器的进气端连通，所述第二中冷器的出气端与所述第三中冷器的进气端连通，所述第三中冷器的出气端设置有废气出口，所述水箱输送的水源首先输送至所述第三中冷器的内部进行预热，然后输送至所述第二中冷器的内进行雾化喷洒。
9.优选的是，所述第一中冷器上设置有蒸汽出口，蒸汽在所述第一中冷器内依次经过蒸汽压力检测器和第三传感器后从所述蒸汽出口排出。
10.优选的是，所述第二中冷器内设置有雾化喷嘴，所述雾化喷嘴位于所述第二中冷器的出气端，经所述第三中冷器预热的水源通过所述雾化喷嘴向所述第二中冷器内输送雾
化水，所述第二中冷器内设置有第四传感器。
11.优选的是，所述第三中冷器内设置有第五传感器，所述第三中冷器的出气端和所述废气出口之间设置有第六传感器和风压保护器。
12.优选的是，所述雾化喷嘴包括连通管、输气管和分流柱；所述输气管呈环形包裹在所述连通管的外壁上，所述连通管上设置有若干个第一气孔，所述气孔位于所述输气管内，所述分流柱上设置有若干个分流板，所述分流柱通过所述分流板与所述连通管的内壁连接，所述分流板上设置有气道，所述气道的一端与第二气孔连通，所述第二气孔设置在所述分流板的侧壁上，所述气道的另一端与所述第一气孔连通，所述分流柱由冲击段、曝气段和释放段组成，所述冲击段和所述释放段分别位于所述曝气段的两端，所述第二气孔位于曝气段上，所述冲击段和所述释放段均为锥形，且所述冲击段的锥度大于所述释放段的锥度。
13.优选的是，所述第三中冷器内设置有热风预热组件，所述水箱内的水源进过所述热风预热组件之后输送至所述第二中冷器内，所述热风预热组件包括输送罐和若干个预热罐；所述预热罐包括罐体、进水管、分水管和循环管；所述分水管的两端分别与所述罐体的内顶面和内底面连接，所述分水管的底部设置有若干个出水孔，所述循环管成螺旋状设置在所述分水管内，所述循环管的出水端与所述罐体内部连通，并且所述循环管的出水端位于所述罐体和所述分水管之间，所述进水管设置在所述罐体的底部并延伸至所述罐体内，所述进水管位于所述分水管内，所述罐体的顶部设置有出水口，所述出水口位于所述罐体和所述分水管之间；
14.所述输送罐的底部设置有上水管，所述上水管的出水口延伸至所述输送罐内，所述出水口与所述上水管的进水端连通，所述输送罐的顶部设置有输送管和毛细管；所述输送管和所述毛细管均延伸至所述输送管内，并且所述输送管的进水端和所述毛细管的进水端均位于所述上水管的出水端的下方，所述毛细管的出水端与所述循环管的进水端连通，所述输送管的出水端延伸至所述第二中冷器内与所述雾化喷嘴连通。
15.相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：
16.本发明采用甲醇为燃料储存在燃料箱中，在需要制造蒸汽的时候，燃料箱可向无焰燃烧装置内输送甲醇，甲醇在无焰燃烧装置内进行非燃烧的化学反应产生大量的热，并形成向蒸汽发生装置流动的热空气，水箱用于向蒸汽发生装置提供气化用的水源，为了增加纯净水与热空气的接触面积，液态的纯净水水源会在蒸汽发生装置内雾化，雾化水与热空气接触气化产生蒸汽从而完成蒸汽的制造，通过本制造系统产生的蒸汽无需燃烧甲醇，仅通过化学方法进行热释放从而避免在制造蒸汽的时候出现明火，减少引发火灾的风险减少自然危害，同时本系统采用非电力制造蒸汽可以减少电能损耗同时缩短蒸汽的制作时间，本制造系统相对于传统电能和传统燃烧能的制造方式可以大幅缩减设备体积，无需配备燃烧室或大容量电池或大体积大功耗的发电机。
17.本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
18.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实
施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
19.图1为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统的结构示意图。
20.图2为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统的示意图。
21.图3为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统中雾化喷嘴的结构示意图。
22.图4为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统中雾化喷嘴的雾化示意图。
23.图5为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统中预热罐和输送罐的俯视图。
24.图6为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统中预热罐的爆炸图。
25.图7为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统中输送罐的爆炸图。
26.图8为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统中预热罐和输送罐的剖面示意图。
27.图9为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统的实物示意图。
28.图10为本发明所述的甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统的实物示意图。
29.图中：1燃料箱、2水箱、3反应室、4加热器、5反应器、6第一中冷器、7第二中冷器、8第三中冷器、9废气出口、10蒸汽出口、11雾化喷嘴、111连通管、112输气管、113分流柱、114分流板、115气道、12输送罐、121上水管、122输送管、123毛细管、13预热罐、131罐体、132进水管、133分水管、134循环管、135出水口。
具体实施方式
30.下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
31.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
32.如图1-图10所示，本发明提供了一种甲醇无焰燃烧蒸汽制造系统，包括：燃料箱1、水箱2、无焰燃烧装置和蒸汽发生装置；所述燃料箱1用于向所述无焰燃烧装置提供燃料；燃料在所述无焰燃烧装置内进行反应形成热空气并输送至所述蒸汽发生装置；所述水箱2用于向所述蒸汽发生装置提供雾化水；雾化水在所述蒸汽发生装置内被热空气汽化为蒸汽并排出。
33.上述技术方案的工作原理及有益效果：本发明采用甲醇为燃料储存在燃料箱1中，在需要制造蒸汽的时候，燃料箱1可向无焰燃烧装置内输送甲醇，甲醇在无焰燃烧装置内进行非燃烧的化学反应产生大量的热，并形成向蒸汽发生装置流动的热空气，水箱2用于向蒸汽发生装置提供气化用的水源，为了增加纯净水与热空气的接触面积，液态的纯净水水源会在蒸汽发生装置内雾化，雾化水与热空气接触气化产生蒸汽从而完成蒸汽的制造，通过本制造系统产生的蒸汽无需燃烧甲醇，仅通过化学方法进行热释放从而避免在制造蒸汽的时候出现明火，减少引发火灾的风险减少自然危害，同时本系统采用非电力制造蒸汽可以减少电能损耗同时缩短蒸汽的制作时间，本制造系统相对于传统电能和传统燃烧能的制造方式可以大幅缩减设备体积，无需配备燃烧室或大容量电池或大体积大功耗的发电机。
34.在一个实施例中，所述无焰燃烧装置包括风机、反应室3、加热器4、反应器5；所述加热器4和所述反应器5均设置在所述反应室3内，所述风机用于向所述反应室3内吹风，所述燃料箱1可向所述反应室3内吹送燃料，所述加热器4用于对所述反应器5中的催化剂加
热，所述反应室3与所述蒸汽发生装置连通。所述反应室3的进气端设置有第一传感器，所述反应室3的出气端设置有第二传感器，所述风机与所述反应室3的进气端连通，所述蒸汽发生装置与所述反应室3的出气端连通。所述燃料箱1内设置有油泵并通过喷嘴与所述反应室3的进气端连通。所述蒸汽发生装置包括第一中冷器6、第二中冷器7和第三中冷器8；所述第一中冷器6的进气端与所述反应室3的出气端连通，所述第二中冷器7的进气端与所述第一中冷器6的进气端连通，所述第二中冷器7的出气端与所述第三中冷器8的进气端连通，所述第三中冷器8的出气端设置有废气出口9，所述水箱2输送的水源首先输送至所述第三中冷器8的内部进行预热，然后输送至所述第二中冷器7的内进行雾化喷洒。所述第一中冷器6上设置有蒸汽出口10，蒸汽在所述第一中冷器6内依次经过蒸汽压力检测器和第三传感器后从所述蒸汽出口10排出。所述第二中冷器7内设置有雾化喷嘴11，所述雾化喷嘴11位于所述第二中冷器7的出气端，经所述第三中冷器8预热的水源通过所述雾化喷嘴11向所述第二中冷器7内输送雾化水，所述第二中冷器7内设置有第四传感器。所述第三中冷器8内设置有第五传感器，所述第三中冷器8的出气端和所述废气出口9之间设置有第六传感器和风压保护器。
35.上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，当打开本蒸汽制造系统的电源开关后，首先风机开始向反应室3内吹风，同时加热器4开始对反应器5中的催化剂进行加热，并由第一传感器检测催化剂的温度，当催化剂温度达到60℃时，燃料箱1中的油泵开始抽送甲醇并经由喷嘴吹入反应器5中，通过对甲醇的催化反应生成热空气。热空气会依次通过第一中冷器6、第二中冷器7、第三中冷器8最后通过废气出口9排出。在这过程中纯净水从第三中冷器8的纯净水进口进入第三中冷器8内，吸收第三中冷器8中的热量以对纯净水进行预热，预热后的纯净水通过雾化喷嘴11喷进第二中冷器7内，雾化水进一步吸收第二中冷器7中的热量进行初步气化，最后通过第一中冷器6完全气化为蒸汽，并最终经过蒸汽压力检测器从蒸汽出口10喷出。
36.在此过程中第二传感器检测从反应器5中吹出的热空气温度，第六传感器检验废气出口9处的温度。(当加热器4停止加热后，第二传感器处的温度会逐渐高于第一传感器处的温度,此时应当保证第二传感器检测的温度值与第一传感器检测的温度值，二者之差不低于100℃，当二者差值低于100℃时甲醇可能未反应完全)。本蒸汽制造系统连接的散热装置(如供暖设备等)的附近的也设置有温度传感器以检测其附近空气温度是否达到设定温度。当温度达到或高于设定温度时，系统会自动关闭燃料箱1中的油泵以停止蒸汽制造，从而节省燃料。本系统利用甲醇无焰燃烧产生的热量进行蒸汽制造，减少了电力消耗，同时无焰燃烧产生的气体不超过500℃，不属于明火范畴，可以有效避免火灾发生，不需要设置燃烧室、大容量电池或大体量发电机使得本系统方便可靠，移动式设计，尾气也可以向室外直接排放，不会污染房间内部空间。
37.在一个实施例中，所述雾化喷嘴11包括连通管111、输气管112和分流柱113；所述输气管112呈环形包裹在所述连通管111的外壁上，所述连通管111上设置有若干个第一气孔，所述气孔位于所述输气管112内，所述分流柱113上设置有若干个分流板114，所述分流柱113通过所述分流板114与所述连通管111的内壁连接，所述分流板114上设置有气道115，所述气道115的一端与第二气孔连通，所述第二气孔设置在所述分流板114的侧壁上，所述气道115的另一端与所述第一气孔连通，所述分流柱113由冲击段、曝气段和释放段组成，所
述冲击段和所述释放段分别位于所述曝气段的两端，所述第二气孔位于曝气段上，所述冲击段和所述释放段均为锥形，且所述冲击段的锥度大于所述释放段的锥度。
38.上述技术方案的工作原理及有益效果：输气管112可以与反应室3进行直连或者与第一中冷器6、第二中冷器7、第三中冷器8进行直连，从而对热风进行二次循环利用，使预热的纯净水在雾化的时候也能持续受热，从而提高气化的效率，预热后的纯净水首先会撞击到分流柱113的冲击段进行分流以增加热空气与纯净水的接触面积并随着流通面积的减小为纯净水进行加压提速，从而提高雾化和加热效率，之后纯净水流经曝气段时，热空气或者二次热风从输气管112经过第一气孔进入分流板114的气道115内，并最后经由分流板114侧壁的第二气孔排出，排出的热空气与纯净水的流向呈法向，使得热空气被纯净水冲散为小气泡，进而使得纯净水雾化，因为热空气被冲散为小气泡使得其与纯净水的接触面积变大，从而使得雾化水可以快速受热，在经过释放段的时候，因为锥度变小，所以使得相邻的分流板114之间的距离变大，使得纯净水可以有更大的扩散空间实现雾化，通过上述结构的设计，雾化喷嘴11可以将热空气或者二次热风进行二次利用，在纯净水雾化的时候能够对其进行二次加热升温，从而提高气化效率。
39.在一个实施例中，所述第三中冷器8内设置有热风预热组件，所述水箱2内的水源进过所述热风预热组件之后输送至所述第二中冷器7内，所述热风预热组件包括输送罐12和若干个预热罐13；所述预热罐13包括罐体131、进水管132、分水管133和循环管134；所述分水管133的两端分别与所述罐体131的内顶面和内底面连接，所述分水管133的底部设置有若干个出水孔，所述循环管134成螺旋状设置在所述分水管133内，所述循环管134的出水端与所述罐体131内部连通，并且所述循环管134的出水端位于所述罐体131和所述分水管133之间，所述进水管132设置在所述罐体131的底部并延伸至所述罐体131内，所述进水管132位于所述分水管133内，所述罐体131的顶部设置有出水口135，所述出水口135位于所述罐体131和所述分水管133之间；
40.所述输送罐12的底部设置有上水管121，所述上水管121的出水口135延伸至所述输送罐12内，所述出水口135与所述上水管121的进水端连通，所述输送罐12的顶部设置有输送管122和毛细管123；所述输送管122和所述毛细管123均延伸至所述输送管122内，并且所述输送管122的进水端和所述毛细管123的进水端均位于所述上水管121的出水端的下方，所述毛细管123的出水端与所述循环管134的进水端连通，所述输送管122的出水端延伸至所述第二中冷器7内与所述雾化喷嘴11连通。
41.上述技术方案的工作原理及有益效果：通过上述结构的设计，在第三中冷器8内设置有若干个预热罐13，纯净水经过分流管分别流向各个预热罐13的进水管132，最终经由各个预热罐13的出水口135通过汇流管合流流向输送罐12的上水管121内，本实施例以单一的预热罐13为例，纯净水经过进水管132会先进入分水管133内，进水管132的出水端位于分水管133的顶部，纯净水从分水管133的顶部向其底部流动，期间会被分水管133内部的循环管134进行加热，之后纯净水从分水管133底部的出水孔流至罐体131和分水管133之间，罐体131会吸收第三中冷器8内的热量对纯净水进行加热，加热后的纯净水从预热罐13顶部的出水口135流出，并到达输送罐12的上水管121的进水端，加热后的纯净水经上水管121排出并从输送管122排出，上水管121和输送罐122的落差设置可以有效保证纯净水在输送罐12内的流动，避免出现流动死角，其中一部分经过毛细管123输送至循环管134内，并经过循环管
134排放至罐体131内以实现循环合流，预热罐13的结构设计可以使得纯净水具有足够的流动行程，进而有足够的时间进行热量交换，可以有效提高升温效率，循环管134采用螺旋状设计可以加大纯净水的接触面积，同时采用加热后的纯净水对新输送进来的纯净水进行加热可以有效降低能耗，提高加热效率，采用毛细管123使得其内的纯净水的流速会大于分水管133内的纯净水的流速，进而避免加热后的纯净水复凉，避免其混入罐体131的时候反倒降低水温，毛细管123可以在保证散热的前提下尽可能减小纯净水单位面积的热量损失，罐体131采用吸热材质制成，可以有效吸收第三中冷器8内的热量以有效提高废气的二次利用率。
42.在一个实施例中，本系统与其连接的散热装置(如供暖设备等)之间设置有温度传感器，用来对其附近的空气温度进行检测，在温度低于设定的温度值的时候启动本系统进行蒸汽制造以对散热装置进行供暖，当温度达到或高于设定的温度值的时候自动关停本系统停止蒸汽制造，在温度传感器进行检测的时候可以通过如下公式进行温度的测定
[0043][0044]
其中，ps(t)为传感器中光纤中分子与光子非弹性碰撞产生的斯托克斯光强信号；反斯托克斯光强信号则可以用p
as
(t)表示，并且反斯托克斯光强信号可以通过下述公式进行测算
[0045][0046]
上述两个公式中，ks和k
as
为光电转换元件apd光信号的响应度，即apd光电转换能力的量；s为后向散射因子；δ
01
为耦合器的耦合系数；δ
02
为光纤光检测耦合因子与耦合器反向分光比的乘积；vs和v
as
分别为斯托克斯光及反斯托克斯光频率；fs和f
as
分别为斯托克斯光和反斯托克斯光的滤波因子；a0、as、a
as
分别为入射光、斯托克斯光和反斯托克斯光在光纤单位长度上的损耗系数；p0为光纤冒充发射器注入光纤的脉冲能量值；l为传感器光纤上测温点的位置；rs(t)和r
as
(t)是斯托克斯光和反斯托克斯光的后向散射因子；
[0047]
由上述两个公式可得
[0048][0049]
其中，t为传感器中的光纤l处的温度；t0为设置在光纤前段的一段参考光纤的温度；h为普朗克常数；δv为拉曼声子频率；k为玻尔兹曼常数；
[0050]
通过上述公式便可以对散热装置(如供暖设备等)周围的空气的温度进行实时监测，并将检测的温度与设定值进行比对，从而实现本蒸汽制造系统的自动开关，进而实现本蒸汽制造系统的自动化，降低甲醇和纯净水的消耗以节省供暖成本。
[0051]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0052]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0053]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。